1192

Истощение энергоресурсов

Установлено, что за годы, прошедшие после Второй мировой войны, было использовано столько же минерального сырья, сколько за всю предыдущую историю человечества. Огромные масштабы использования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов в некоторых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, в начале XX в. около 60, то сейчас 114 – почти всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд т руды, топлива, минеральныхудобрений. Быстрыйростпотребностейвневозобновимых ресурсах: топливе, металлах, минеральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребления разведанные запасы

нефтибудутисчерпаныужечерез30 лет, газа– через50 лет, угля– через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими ресурсами, ноисметаллами(истощениезапасовалюминияожидаетсячерез 500-600 лет, железа – 250 лет, цинка – 25 лет, свинца – 20 лет) и минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера.

Но даже если ресурсы относятся к категории возобновимых – их количествобыстроубывает. Вырубкалесавмировоммасштабезначительнопревышает прирост древесины. Площадь лесов, дающих Земле кислород уменьшается с каждым годом. Главный фундамент жизни– почвы повсюду деградируют. В то время, как Земля накапливает 1 см чернозема за 300 лет, ныне 1 см почвы погибает за 3 года. Лишь 1/10 часть всех земель планеты пригодна для сельского хозяйства, однако ежегодно часть их изымается для нужд строительства (города, заводы). Уменьшается количество питьевой воды и др.

Вцеляхизбежанияугрозыистощенияприродныхресурсовнеобходима разработка системы мероприятий по усиленной разведке запасов невозобновимых ресурсов, поиски новых источников сырья, топлива и энергии (освоение термоядерной, производство синтетических материалов и др.). Актуальны задачи предотвращения нерационального использования природных ресурсов (комплексное их использование, применение вторичного сырья, вовлечение отходов), продление сроков службы изделий длительного пользования. Создание замкнутых циклов, малоотходных и безотходных производственных процессов. Внедрение материало- и энергосберегающих технологий.

71

Контрольные вопросы

1.Чем обусловлено возникновение проблемы народонаселения?

2.Каковы ежегодные темпы роста народонаселения в различных стра-

нах?

3.Какие меры принимаются международными организациями в направлении стабилизации численности населения на Земле?

4.Где расположен озоновый слой и каковы его функции?

5.Назовите основные причины ослабления озонового щита.

6.Как влияет озон на изменение климата на планете?

7.Какие вещества участвуют в разрушении озонового слоя Земли?

8.Назовите мероприятия, направленные на защиту озонового слоя?

9.В чем заключается физический смысл понятия «парниковый эф-

фект»?

10.Назовите основные «парниковые газы» и проанализируйте изменение их концентрации.

11.Каковы последствия возникновения парникового эффекта?

12.В чем заключаются положительные экологические последствия парникового эффекта?

13.Вчемзаключаютсяотрицательныеэкологическиепоследствияпарникового эффекта?

14.Каковы причины истощения природных ресурсов?

15.В чем опасность исчерпаемости природных ресурсов?

16.Какие перспективы исчерпания невозобновимых природных ресурсов в ближайшее столетие?

17.Какая ситуация складывается для возобновимых природных ресур-

сов?

18.Каковы основные направления рационального использования природных ресурсов?

72

ЛЕКЦИЯ № 6 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РАЦИОНАЛЬНОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

ИОХРАНЫ ПРИРОДЫ

1.Классификация природных ресурсов

2.Основные понятия

3.Понятие безотходного производства

4.Основные принципы создания безотходных производств

5.Основы экономики природопользования

Классификация природных ресурсов

Природные ресурсы – важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевoзмoжных материальных и культурных потребностей общества.

Подклассификациейприродныхресурсовпонимаетсяразделениесово-

купности предметов, объектов и явлений природной среды на группы по функционально значимым признакам.

Учитывая природное происхождение ресурсов, а также их огромное экономическое значение, разработаны следующие классификации природных ресурсов.

Природная(генетическая) классификация– классификацияприродных ресурсов по природным группам: минеральные (полезные ископаемые), водные, земельные (в т.ч. почвенные), растительные (в т.ч. лесные), животного мира, климатические, ресурсы энергии природных процессов (солнечноеизлучение, внутреннеетеплоЗемли, энергияветраит.п.). Часторесурсы растительного и животного мира объединяют в понятие биологические ресурсы.

Причем, подробная классификация естественных ресурсов, по источникам и местоположению, разработана Н.Ф. Реймерсом в 1992 г. и составила 231страницу. Она включает в себя 11 категорий с 74 формами ресурсов, вплоть до ресурсов пространства и времени.

Экологическаяклассификацияприродныхресурсовосновананапризна-

ках исчерпаемости и возобновимости запасов ресурсов. Понятием исчерпаемости пользуются при учете запасов природных ресурсов и объемов их возможного хозяйственного изъятия. Выделяют по данному признаку ресурсы:

1)неисчерпаемые – использование которых человеком не приводит к видимому истощению их запасов ныне или в обозримом будущем (солнечная энергия, внутриземное тепло, энергия воды, воздуха);

2)почерпаемые невозобновимые – непрерывное использование которых может уменьшить их до уровня, при котором дальнейшая эксплуатация

73

становитсяэкономическинецелесообразной, приэтомонинеспособныксамовосстановлению за сроки, соизмеримые со сроками потребления (например, минеральные ресурсы);

3) почерпаемые возобновимые – ресурсы, которым свойственна способность к восстановлению (через размножение или другие природные циклы), например, флора, фауна, водные ресурсы, В этой подгруппе выделяют ресурсы с крайне медленными темпами возобновления (плодородные земли, лесные ресурсы с высоким качеством древесины).

Хозяйственная, когда природные ресурсы классифицируют на различные группы с точки зрения возможностей хозяйственного использования:

1)по техническим возможностям эксплуатации выделяют природные ресурсы: реальные – используемые при данном уровне развития производительных сил; потенциальные – установленные на основе теоретических расчетов и предварительных работ и включающие помимо точно установленных технически доступных запасов еще и ту часть, которую в настоящее время нельзя освоить по техническим возможностям;

2)по экономической целесообразности замены различают ресурсы заменимые и незаменимые. Например, к заменимым относят топливно-энер- гетические ресурсы (они могут быть заменены другими источниками энергии). К незаменимымпринадлежат ресурсы атмосферного воздуха, пресные воды и пр.

Большую роль в развитии экономики играет степень изученности природных ресурсов: строение почвы, количество и структура полезных ископаемых, запасы древесины и ее ежегодный прирост и др. Среди природных ресурсов особую роль в жизни общества играет минеральное сырье, а степень обеспеченности природными ресурсами отражает экономический уровень государства. В зависимости от геологической изученности мине- рально-сырьевые ресурсы подразделяются на следующие категории:

А– запасы, разведанныеиизученныеспредельнойдетальностью, точными границами залегания, и которые могут быть переданы в эксплуатацию;

В – запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выявление основных условий залегания, без точного отображения пространственного положения месторождения;

C1 – запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах условий залегания;

С2 – запасы, разведанные, изученные и оцененные предварительно по единичным пробам и образцам.

По экономическому значению полезные ископаемые делятся на балан-

совые, эксплуатация которых целесообразна в данный момент, и забалансовые, эксплуатация которых нецелесообразна из-за низкого содержания полезного вещества, большой глубины залегания, особенностей условий работы и др., но которые в перспективе могут разрабатываться.

74

Среди классификаций природных ресурсов, отражающих их экономическую значимость и хозяйственную роль, особенно часто используется

классификация по направлению и видам хозяйственного использования.

Основнойкритерийподразделенияресурсоввней– отнесениеихкразличным секторам материального производства или непроизводственной сферы. Поэтомупризнакуприродныересурсыделятсянаресурсыпромышленного и сельскохозяйственного производства.

Группа ресурсов промышленного производства включает все виды природного сырья, используемого промышленностью. В связи с многоотраслевым характером промышленного производства виды природных ресурсов дифференцируются следующим образом:

1. Энергетические, к которым относят разнообразные виды ресурсов, используемых на современном этапе для производства энергии:

горючие полезные ископаемые (нефть, газ, уголь, битуминозные сланцы и др.);

гидроэнергоресурсы (энергия речных вод, приливная энергия и т.п.);

источники биоэнергии (топливная древесина, биогаз из отходов сельского хозяйства.);

источники ядерной энергии (уран и радиоактивные элементы).

2.Неэнергетические ресурсы, представляющие сырье для различных отраслей промышленности или участвующие в производстве согласно его техническим особенностям:

полезные ископаемые, не относящиеся к группе каустобиолитов (рудные и нерудные);

воды, используемые для промышленного производства;

земли, занятые промышленными объектами и объектами инфраструктуры;

лесные ресурсы промышленного значения;

биологические ресурсы промышленного значения.

3.Ресурсы сельскохозяйственного производства объединяют те виды ресурсов, которые участвуют в создании сельскохозяйственной продукции:

агроклиматические ресурсы тепла и влаги, необходимые для продуцирования культурных растений и выпаса скота;

почвенно-земельные – земля и ее верхний слой – почва, обладающая уникальным свойством продуцировать биомассу;

растительные биологические ресурсы – кормовые ресурсы;

водные ресурсы – воды, используемые для орошения и пр.

4.К ресурсам непроизводственной сферы (непроизводственного потребления – прямого или косвенного) относятся ресурсы, изымаемые из природнойсреды(дикиеживотные, представляющиеобъектыпромысловой охоты, лекарственное сырье естественного происхождения), а также ресурсы рекреационного хозяйства, заповедных территорий и др.

75

Соединениеприроднойиэкономическойклассификацийпозволяетвыявить возможность разнонаправленного использования различных природных групп ресурсов, а также их заменяемость, сделать выводы о задачах рационального использования и охраны отдельных видов.

По взаимоотношениям видов использования существует следующая классификация:

1)ресурсы однозначного использования;

2)ресурсы многоцелевого использования, в т.ч. взаимоувязанного (комплексного) использования (водные ресурсы), взаимоисключающего (конкурирующего) использования (земельные ресурсы).

Можно выделить и другие группы природных ресурсов.

Например, источники однородных ресурсов (месторождения полезных ископаемых, земельные угодья, лесосырьевые базы и др.) подразделяются по величине запасов и хозяйственной значимости. Условно выделяют:

1)крупнейшие (общегосударственного значения),

2)крупные (межрайонного и регионального значения), небольшие (местного значения).

Разрабатываются также частные классификации природных ресурсов, отражающие специфику их природных свойств и направлений хозяйственного использования. Примером такого рода служат различные мелиоративные классификации, группы рек по степени зарегулированности стока и др.

Широкоиспользуетсягеолого-экономическаяклассификацияполезныхис-

копаемыхпоосновнымнаправлениямихиспользованиявпромышленности:

1)топливно-энергетическоесырье(нефть, газ, уголь, уранидр. черные, легирующиеитугоплавкиеметаллы(рудыжелеза, марганца, хрома, никеля, кобальта, вольфрама и др.);

2)благородные металлы (золото, серебро, платиноиды), химическое и агрономическое сырье (калийные соли, фосфориты, апатиты и др.);

3)техническое сырье (алмазы, асбест, графит и др.).

Врыночных условиях хозяйства практический интерес приобретает классификация природных ресурсов, учитывающая, в частности, характер торговли природным сырьем. Например, можно выделить:

1)ресурсы, имеющие стратегическое значение, торговля которыми должна быть ограничена, поскольку ведет к подрыву оборонной мощи государства (урановая руда и др. радиоактивные вещества);

2)ресурсы, имеющие широкоеэкспортноезначениеиобеспечивающие основной приток валютных поступлений (нефть, алмазы, золото и др. ресурсы внутреннего рынка, имеющие, как правило, повсеместное распространение, например, минеральное сырье и др.

Чтобы избежать тяжелых экологических последствий рационального прирoдoпoльзoвания, необходимо разумно сочетать экологические интересы общества с экономическими. Направления рационального использования и охраны природных ресурсов построены на следующих правилах:

76

1)темпы потребления вoзoбнoвимых ресурсов не должны превышать темпов их самoвoсстанoвления;

2)темпы потребления невoзoбнoвимых ресурсов не должны превышать темпов их замены вoзoбнoвимыми ресурсами;

3)предельная интенсивность поступления в природную среду загрязняющихвеществсвыбросами, сточнымиводамииотходаминедолжнапревышать темпов их переработки и обезвреживания в природных, водных и наземных экосистемах. Охрана и вoсстанoвление природных ресурсов невoзмoжны без лoкальнoгo и глoбальнoгo экoлoгическoгo мoнитoринга – измерения и кoнтрoля их сoстoяния, расширения и увеличения числа заповедных зон, уникальных природных кoмплексoв, вoсстанoвления лесов, эффективной, максимально глубoкoй переработки уже добытых полезных ископаемых, развития безoтхoднoгo прoизвoдства.

Основные понятия

Природопользование – непосредственное или косвенное воздействие человека на окружающую среду в результате всей его деятельности.

Рациональное природопользование – планомерное, научно обоснован-

ное преобразование окружающей среды по мере совершенствования материального производства на основе комплексного использования невозобновляемых ресурсов в цикле «производство – потребление – вторичные ресурсы» при условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов.

В XX веке человечество в результате научно-технической революции пришло к техническому круговороту веществ, изображенному на рис. 6.

Рис. 6. Техногенный круговорот вещества:

С – первичное сырье; П – продукция; Р – рассеивание в окружающей среде; О – отходы; ВМР – вторичные материальные ресурсы; ВС – вторичное сырье; НО – неутилизируемые отходы

77

Изучение процессов, протекающих в биосфере, и влияние на них хозяйственной деятельности человека показывает, что только создание экологически безотходных и малоотходных производств может предотвратить оскудение ресурсов и деградацию окружающей среды. Хозяйственная деятельность людей должна строиться по принципу природных экосистем, которые экономно расходуют вещество и энергию и в которых отходы одних организмов служат средой обитания для других, т.е. осуществляется круговорот веществ.

В ноябре 1979 года в Женеве было созвано совещание по сотрудничеству в области охраны окружающей среды и была принята декларация, котораягласит: «Важнейшимиусловиямималоотходнойибезотходнойтехнологии и использования отходов являются охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов».

Понятие безотходного производства

Термин «безотходная технология» был впервые предложен академикамиН.Н. СеменовымиИ.В. Петряновым-Соколовым. ВрядестранЕвропы вместо терминов «безотходная технология» и «малоотходная технология» применяютсятермины«чистаятехнология» или«болеечистаятехнология», что по существу одно и то же.

В настоящее время в соответствии с решением ЕЭК ООН и Декларацией о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов сформулировано понятие безотходной технологии (БОТ).

Безотходная технология – это практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду.

Часто встречается и другое название – безотходная технологическая система (БТС).

Безотходная технологическая система – это такое отдельное производство или совокупность производств, в результате практической деятельности которых не происходит отрицательного воздействия на окружающую среду.

Понятие безотходной технологии затрагивает не только производственный процесс, но и конечную продукцию, которая должна характеризоваться: долгим сроком службы изделий; возможностью многократного использования; простотой ремонта; легкостью возвращения в производственный цикл или переведения в экологически безвредную форму после выхода из строя.

Схема безотходного производства имеет вид: «спрос – готовый продукт – сырье». Каждый этап этой схемы требует затрат энергии, а ее производство

78

связано с потреблением природных ресурсов вне замкнутой системы. Другим препятствием для организации безотходного производства является износ материалов, их рассеивание в окружающей среде.

Понятие безотходной технологии носит условный характер. Под ним понимается теоретический предел, совершенная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично. Отсюда и появилось понятие малоотходной технологии. Но по мере развития научно-технического прогресса технология будет совершенствоваться и все более приближаться к идеальной модели.

Имеется немало критиков самой концепции безотходного производства. Некоторые из них утверждают, ссылаясь на второй закон термодинамики, что как энергию нельзя полностью преобразовать в работу, так и сырье невозможно полностью переработать в продукты производства и потребления. С этим никак нельзя согласиться, поскольку речь идет прежде всего о материи и об открытой системе. А материю (продукцию), в соответствии с законом сохранения вещества, всегда можно преобразовать снова в соответствующую продукцию. Наглядными примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы. Имеется и другая крайность, когда все работы, связанные с охраной окружающей среды от промышленных загрязнений относят к безотходному и малоотходному производству.

Оценка степени безотходности производства является очень сложной задачей. Единых критериев безотходности для всех отраслей промышленности не существует.

Возможны следующие подходы для оценки степени безотходности производства:

1)степень использования природных ресурсов;

2)отношениевыходаконечнойпродукциикмассепоступившегосырья

иполуфабрикатов;

3)количество отходов, образующихся на единицу продукции.

Основные принципы создания безотходных производств

1. Комплексное использование сырья Отходы производства – это часть сырья, неиспользованная или недоис-

пользованная по тем или иным причинам. Проблема комплексного использования сырья имеет большое значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики. Необходимость более рационального комплексного использования природных ресурсов диктуется с одной стороны все увеличивающимся темпом роста объема промышленного производства, загрязняющегоокружающуюсреду, асдругой– необходимостьюэкономного расходования природных ресурсов, так как запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно растут.

79

Источниками отходов являются:

а) примеси в сырье, т.е. компоненты, которые не используются в данном процессе для получения готового продукта;

б) неполнота протекания процесса, т.е. остаток полезного продукта в сырье;

в) протекание побочных химических реакций, приводящих к образованию неиспользуемых веществ.

Рациональноекомплексноеиспользованиесырьяпозволяетуменьшить количество недоиспользованного сырья, увеличить ассортимент готовых продуктов, выпускать новые продукты из той части сырья, которая раньше являлась отходом производства.

Характерен пример цветной металлургии, где постоянно растет количество элементов, извлекаемых из минерального сырья. Из 90 элементов, обнаруженных в литосфере, гидросфере и атмосфере, предприятиями цветной металлургии извлекались:

в1913 году – 15 элементов;

в1930 году – 20 элементов;

в1940 году – 24 элемента;

в1960 году – 63 элемента;

в1970 году – 74 элемента;

в1990 году – 85 элементов.

Из медьсодержащих руд, в состав которых входят 25 элементов, извлекают 21 элемент. Из полиметаллического сырья извлекают 18 элементов и выпускают более 40 видов товарной продукции. Доля полезных элементов, извлекаемых из природного сырья, составляет 80%.

Повышение процентного выхода продукции на каждой стадии процессаприводиткуменьшениюколичестваотходов. Радикальнымсредством уменьшенияколичестваотходовпроизводстваявляетсяизменениетехнологии.

2.Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий и схем

Примеры:

а) всоответствии сразработкаминовыхнаукоемкихтехнологийвэлектронной промышленности производят продукцию, потребляющую значительно меньше электроэнергии (телевизоры, компьютеры и т.д.);

б) вчернойметаллургииразработанановаятехнологическаясхемапрямого восстановления железа, позволяющая уменьшить загрязнение окружающей среды.

3.Создание замкнутых водо- и газооборотных циклов

Примеры:

а) на промышленном объединении «Тулачермет» организован и постоянно совершенствуется замкнутый газооборотный цикл, разработанный для

80